JPH05320571A - 水性塗料組成物、多層系塗膜及び多層系塗膜形成方法 - Google Patents

水性塗料組成物、多層系塗膜及び多層系塗膜形成方法

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JPH05320571A
JPH05320571A JP12736692A JP12736692A JPH05320571A JP H05320571 A JPH05320571 A JP H05320571A JP 12736692 A JP12736692 A JP 12736692A JP 12736692 A JP12736692 A JP 12736692A JP H05320571 A JPH05320571 A JP H05320571A
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宏 三輪
Shoichi Watanabe
正一 渡辺
Teruaki Kuwajima
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ポリシロキシ基を含む水性樹脂と、アミノ樹
脂と、非黄変性多官能ブロックイソシアネート化合物と
を含む水性塗料組成物。 【効果】 この水性塗料組成物によれば、耐水性及び耐
酸性がともに良好な塗膜が形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、塗料組成物、塗膜及び
塗膜形成方法、特に、水性塗料組成物及びそれを用いた
多層系塗膜及び多層系塗膜形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車の車体に施された塗膜は、一般
に、ベース層とクリヤー層とを含む多層系である。この
ような多層系の塗膜を形成するための塗料は、一般に有
機溶剤を用いる溶剤系の塗料である。ところで、大気汚
染等の環境問題が高まり、有機溶剤の使用が規制されつ
つある今日では、溶剤系の塗料に代えて上述の多層系塗
膜に水性塗料を用いる試みがなされている。たとえば、
米国特許明細書第4822685号に記載の2コート1
ベークの塗膜には、ブロックドイソシアネートとメラミ
ンとを併用した硬化剤を含むウレタンディスパージョン
からなる水性塗料がベース塗料として用いられている。
また、特開昭62−13467号には、疎水性ポリエス
テル樹脂と、水可溶性ポリエステル樹脂と、アミノプラ
スト樹脂及びブロックイソシアネート類から選ばれる2
種以上の架橋剤とを含むスラリー状塗料組成物が示され
ている。さらに、特開平2−55720号には、硬化剤
としてブロックドイソシアネートとメラミンとを含む、
ポリエーテル鎖を持つポリウレタン樹脂からなる水分散
性の下塗塗料が示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の水性塗料に
よる塗膜は、いずれも酸性雨に耐え得る高い耐酸性を備
えているが耐水性が良好ではない。これは、水性塗料に
含まれる樹脂がカルボキシル基やポリエーテル鎖等の親
水基を分子内に多く含んでいるためである。本発明の目
的は、水性塗料組成物に関し、耐水性及び耐酸性の高い
塗膜が形成できるようにすることにある。
【0004】他の目的は、耐水性及び耐酸性がともに良
好な、水性塗料からなる多層系塗膜を提供することにあ
る。さらに他の目的は、耐水性及び耐酸性がともに良好
な、水性塗料からなる多層系塗膜の形成方法を提供する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る水性塗料組
成物は、ポリシロキシ基を含む水性樹脂と、アミノ樹脂
と、非黄変性多官能ブロックイソシアネート化合物とを
含んでいる。本発明に係る多層系塗膜は、水性ベース塗
料からなるベース層と、ベース層上に形成されかつポリ
シロキシ基を含む水性樹脂とアミノ樹脂と非黄変性多官
能ブロックイソシアネート化合物とを含む水性塗料組成
物からなる表層とを含んでいる。
【0006】この多層系塗膜において、水性ベース塗料
は、たとえばアミド基を含む水性アクリル樹脂を含んで
いる。また、ベース層は、たとえばプレヒート処理され
ている。本発明に係る多層系塗膜形成方法は、被塗装物
に多層系塗膜を形成するための方法である。この方法
は、次の工程を含んでいる。 ◎ 水性ベース塗料を被塗装物に塗布してベース層を形
成するための工程。 ◎ ポリシロキシ基を含む水性樹脂とアミノ樹脂と非黄
変性多官能ブロックイソシアネート化合物とを含む水性
塗料組成物を前記ベース層上に塗布して表層を形成する
ための工程。
【0007】この方法では、たとえばベース層をプレヒ
ート処理する工程をさらに含めることもできる。 *******水性樹脂 本発明で用いられる水性樹脂は、基本的には、アクリル
樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂
及びポリアミド樹脂が水性化されたものである。
【0008】アクリル樹脂としては、アクリル酸、メタ
クリル酸、アクリル酸またはメタクリル酸の誘導体の1
種または2種以上を重合することにより得られる公知の
ものが用いられ得る。アクリル酸またはメタクリル酸の
誘導体としては、2−ヒドロキシエチルアクリレート,
ヒドロキシプロピルアクリレート,2−ヒドロキシエチ
ルメタクリレート,ヒドロキシプロピルメタクリレー
ト,ヒドロキシブチルアクリレート,ヒドロキシブチル
メタクリレート等のヒドロキシル基含有誘導体、ジメチ
ルアミノエチルアクリレート,ジメチルアミノエチルメ
タクリレート等の含窒素アルキルアクリレートもしくは
メタクリレート、アクリル酸アミド,メタクリル酸アミ
ド,N−メチロールアクリルアミド等の重合性アミド、
アクリロニトリル,メタクリロニトリル等の重合性ニト
リル、メチルアクリレート,メチルメタクリルレート,
エチルアクリレート,エチルメタクリレート,n−ブチ
ルアクリレート,n−ブチルメタクリレート,2−エチ
ルヘキシルアクリレート等のアルキルアクリレートまた
はアルキルメタクリレートが例示できる。
【0009】このようなアクリル樹脂には、クロトン
酸,イタコン酸,マレイン酸,フマル酸等のカルボキシ
ル基含有単量体、アリルアルコール,メタアリルアルコ
ール,プラクセルFM−1やプラクセルFM−2(いず
れも商品名:ダイセル化学工業(株)製)等のヒドロキ
シル基含有単量体、スチレン,α−メチルスチレン,ビ
ニルトルエン,t−ブチルスチレン等の重合性芳香族化
合物、エチレン,プロピレン等のα−オレフィン、酢酸
ビニル,プロピオン酸ビニル等のビニル化合物、ブタジ
エン,イソプレン等のジエン化合物が1種または2種以
上共重合されていてもよい。
【0010】なお、上述のアクリル樹脂は、2種以上が
併用されてもよい。ポリエステル樹脂としては、多塩基
酸と多価アルコールとの重縮合反応で得られる公知のも
のが用いられ得る。ここで、多塩基酸としては、たとえ
ばシュウ酸,コハク酸,無水コハク酸,アジピン酸,ア
ゼライン酸,セバシン酸等の直鎖状二塩基酸、フタル
酸、無水フタル酸,イソフタル酸,テレフタル酸,テト
ラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸,ヘキサ
ヒドロ無水フタル酸,テトラブロム無水フタル酸,トリ
メリット酸,無水トリメリット酸,ピロメリット酸,無
水ピロメリット酸等の芳香族脂肪酸、マレイン酸、無水
マレイン酸、フマール酸、イタコン酸等の不飽和二塩基
酸等が用いられ得る。これらの多塩基酸は、2種以上併
用されてもよい。
【0011】また、多価アルコールとしては、たとえば
エチレングリコール、プロピレングリコール,1,3−
ブチレンジオール,1,6−ヘキサンジオール,ジエチ
レングリコール,ネオペンチルグリコール,トリエチレ
ングリコール等のグリコール類、水素化ビスフェノール
A、ビスフェノールジヒドロキシプロピルエーテル、グ
リセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロ
パン、ペンタエリスリトール等が用いられる得る。これ
らの多価アルコールは、2種以上併用されてもよい。
【0012】なお、上述の多塩基酸及び多価アルコール
としては、上記例示のもの以外に通常のポリエステル樹
脂原料として使用可能な他のものを利用することも可能
である。また、分子量調節の目的で、常法にしたがって
一塩基酸や一価アルコールを利用することもできる。上
述のポリエステル樹脂は、2種以上が併用されてもよ
い。
【0013】アルキド樹脂は、上述のポリエステル樹脂
をアマニ油、キリ油、オイチシカ油、脱水ヒマシ油、ヤ
シ油、水添ヤシ油、カージュラE(商品名:シェル化学
(株)製)、米糠脂肪酸、トール油脂肪酸、大豆油、オ
クチル酸等の公知の乾性油や脂肪酸等を用いてエステル
化変性したものである。また、上述のポリエステル樹脂
をロジン変性やフェノール樹脂変性したものでもよい。
【0014】上述のアルキド樹脂は、2種以上が併用さ
れてもよい。ウレタン樹脂としては、ジイソシアネート
化合物とジオール化合物との重縮合反応により得られる
公知のものが用いられ得る。ここで、ジイソシアネート
化合物としては、1,2−エチレンジイソシアネート、
1,4−テトラメチレンジイソシアネート、1,6−ヘ
キサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチ
ル1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,
4−トリメチル−1,6−ヘキサメチレンジイソシアネ
ート、1,12−ドデカンジイソシアネート、ω,ω′
−ジイソシアナトジプロピルエーテル、シクロブタン−
1,3−ジイソシアネート、ジクロヘキサン−1,3−
ジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジイソシ
アネート、2,2−ジイソシアネート−1−メチル−シ
クロヘキサン、2,6−ジイソシアネート−1−メチル
−シクロヘキサン、3−イソシアナトメチル−3,5,
5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(イソホ
ロンジイソシアネート)、2,5−ビス−(イソシアナ
トメチル)−8−メチル−1,4−メタノ−テカヒドロ
ナフタレン、3,5−ビス−(イソシアナトメチル)−
8−メチル−1,4−メタノ−デカヒドロナフタレン、
1,5−ビス(イソシアナトメチル)−4,7−メタノ
−ヘキサヒドロインダン、2,5−ビス(イソシアナト
メチル)−4,7−メタノ−ヘキサヒドロインダン、
1,6−ビス(イソシアナトメチル)−4,7−メタノ
−ヘキサヒドロインダン、2,6−ビス(イソシアナト
メチル)−4,7−メタノ−ヘキサヒドロインダン、
1,5−ビス(イソシアナト)−4,7−メタノ−ヘキ
サヒドロインダン、2,5−ビス(イソシアナト)−
4,7−メタノ−ヘキサヒドロインダン、1,6−ビス
(イソシアナト)−4,7−メタノ−ヘキサヒドロイン
ダン、2,6−ビス(イソシアナト)−4,7−メタノ
−ヘキサヒドロインダン、ジシクロヘキシル−2,4′
−ジイソシアネート、ジシクロヘキシル−4,4′−ジ
イソシアネート、2,4−ヘキサヒドロトルイレンジイ
ソシアネート、2,6−ヘキサヒドロトルイレンジイソ
シアネート、パーヒドロ−2,4′−ジフェニルメタン
ジイソシアネート、パーヒドロ−4,4′−ジフェニル
メタンジイメシアネート、ω,ω′−ジイメシアナト−
1,4−ジエチル−ベンゼン、1,3−フェニレンジイ
ソシアネート、1,4−フェニレンジイメシアネート、
4,4′−ジイソシアナト−ジフェニル、4,4′−ジ
イソシアナト−3,3′−ジクロロジフェニル、4,
4′−ジイソシアナト−3,3′−ジメトキシ−ジフェ
ニル、4,4′−ジイソシアナト−3,3′−ジメチル
−ジフェニル、4,4′−ジイソシアナト−3,3′−
ジフェニル−ジフェニル、2,4′−ジイソシアナト−
ジフェニルメタン、4,4′−ジイソシアナト−ジフェ
ニルメタン、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、
トルイレンジイソシアネート、2,4−トルイレン−ジ
イソシアネート、2,6−トルイレン−ジイソシアネー
ト、m−キシリレン−ジイソシアネート、ジフェニルメ
タン−2,4′−ジイソシアネート、ジフェニルメタン
−4,4′−ジイソシアネート等の脂肪族、環状脂肪
族、芳香脂肪族及び芳香族のジイソシアネートが用いら
れ得る。
【0015】また、ジオール化合物としては、ネオペン
チルグリコール,ヘキサンジオール等の脂肪族ジオール
類、1,2−アルキレンオキシド,エチレンオキシド,
プロピレンオキシド等を含む二価アルコール、1,4−
シクロヘキサンジオール,4,4′−ジヒドロキシシク
ロヘキシル−2,2−プロパン等の脂環式ジオール類、
ビス(エトキシル化)ビスフェノールA,ビス(プロポ
キシル化)ビスフェノールA等の芳香族二価アルコール
類、ポリエチレンオキシドジオール,ポリエチレンオキ
シドプロピレンオキシドジオール,ポリプロピレンオキ
シドジオール,ポリテトラメチレンオキシドジオール等
のポリエーテルジオール類、前記各種ジオール化合物と
ポリカルボン酸またはその無水物とからなるポリエステ
ルジオール、ポリカーボネート系ジオール、ポリカプロ
ラクトン系ジオール、ジメチロールプロピオン酸等の酸
基を持つジオール類が挙げられる。
【0016】なお、前記例示に含まれるポリエステルジ
オールを構成するポリカルボン酸及びその無水物として
は、たとえばマレイン酸、フマル酸、メサコン酸、シト
ラコン酸、イタコン酸、グルタル酸、アジピン酸、イソ
フタル酸、テレフタル酸等が例示できる。ポリカルボン
酸としてはジカルボン酸が好ましい。前記ジオール化合
物は、2種以上が併用されてもよい。ただし、ウレタン
樹脂を水性化する必要性から、酸基を持つジオール類を
必須成分として用いるのが好ましい。
【0017】上述のウレタン樹脂は、2種以上が併用さ
れてもよい。ポリアミド樹脂としては、ジアミンと多塩
基酸またはアミノ酸との重縮合反応により得られる公知
のものが用いられ得る。ジアミンとしては、エチレンジ
アミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジア
ミン、ピペラジン、4,4′−ジアミノジフェニルエー
テル、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,12−ジ
アミノドデカン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−
ジアミノナフタレン等が例示できる。
【0018】多塩基酸としては、シュウ酸,コハク酸,
無水コハク酸,アジピン酸,アゼライン酸,セバシン酸
等の直鎖状二塩基酸、フタル酸,無水フタル酸,イソフ
タル酸,テレフタル酸,テトラヒドロ無水フタル酸,ヘ
キサヒドロフタル酸,ヘキサヒドロ無水フタル酸,テト
ラブロム無水フタル酸,トリメリット酸,無水トリメリ
ット酸,ピロメリット酸,無水ピロメリット酸等の芳香
脂肪族酸、マレイン酸,無水マレイン酸,フマール酸,
イタコン酸等の不飽和酸が例示できる。
【0019】アミノ酸としては、アラニン、ヒスチジ
ン、セリン、アルギニン、アスパラギン酸、グルタミン
酸、フェニルアラニン等が例示できる。これらのジアミ
ン、多塩基酸及びアミノ酸は、2種以上併用されてもよ
い。上述のポリアミド樹脂は、2種以上併用されてもよ
い。本発明で用いられる水性樹脂は、ポリシロキシ基を
含む上述の各種樹脂である。ポリシロキシ基は、次の一
般式(1)で示され、塗膜の耐水性を高めるためのもの
である。
【0020】
【化1】 式中、R、R′は、アルキル基やフェニル基等の有機残
基である。また、nは、5〜300、好ましくは6〜5
0である。nが5未満の場合は、耐水性の良好な塗膜が
得られない。逆に、nが300を超える場合は、樹脂を
水で希釈するのが困難になる。
【0021】なお、ポリシロキシ基として好ましいの
は、ジメチルポリシロキシ基、ジフェニルポリシロキシ
基及びメチルフェニルポリシロキシ基である。このよう
なポリシロキシ基を含む水性樹脂は、ポリシロキシ基の
含有量が3〜50重量%に設定されているものが好まし
い。含有量が3重量%未満の場合は、耐水性の良好な塗
膜が得られない。逆に、含有量が50重量%を超える
と、樹脂を水で希釈するのが困難になる。なお、ポリシ
ロキシ基のより好ましい含有量は、5〜20重量%であ
る。
【0022】上述の各種樹脂にポリシロキシ基を導入す
る方法としては、上述の樹脂を合成する際にポリシロ
キサンマクロマーを同時に共重合する方法と、上述の
樹脂をポリシロキサンにより変性する方法とが採用され
得る。 ポリシロキサンマクロマーの共重合によりポリシロキ
シ基を導入する場合は、ポリシロキサンマクロマーとし
て次のようなものが用いられる。 (アクリル樹脂の場合)トリメチルシリル末端ポリジメ
チルシリルプロピルメタクリレート。たとえば、チッソ
株式会社製のFM−0711、FM−0721、FM−
0723等。 (ポリエステル樹脂の場合)多塩基酸成分として、ジメ
チルポリシロキサン両末端ジカルボン酸等のポリシロキ
シ基含有二塩基酸。たとえば、東レダウコーニングシリ
コーン株式会社製のBY16−750、東芝シリコーン
株式会社製のTSF4770等。
【0023】多価アルコール成分として、ジメチルポリ
シロキサン両末端ジオール等のポリシロキシ基含有ジオ
ール。たとえば、東レダウコーニングシリーコン株式会
社製のBY16−848、BY16−001、BY16
−002、BY16−003、BY16−004、東芝
シリコーン株式会社製のTSF4751等。 (ウレタン樹脂の場合)ジオール化合物として、ポリエ
ステル樹脂の場合に用いられるものと同様のポリシロキ
シ基含有ジオール。 (ポリアミド樹脂の場合)ジアミン成分として、ジメチ
ルポリシロキシジアミンやジフェニルポリシロキシジア
ミン等のポリシロキシ基含有ジアミン。たとえば、東芝
シリコーン株式会社製のXF42−A2645やXF4
2−A2646、信越化学工業株式会社製のX−22−
161AS、東レダウコーニングシリコーン株式会社製
のBY16−853等。
【0024】多塩基酸成分として、ポリエステル樹脂の
場合に用いられるものと同様のポリシロキシ基含有二塩
基酸。 ポリシロキサンによる変性は、酸基、水酸基、シラノ
ール基、アルコキシシリル基、エポキシ基、アミノ基等
の官能基を有するポリシロキサンを樹脂に加えて加熱す
ると達成できる。上述の官能基を持つポリシロキサンと
しては、信越化学工業株式会社製のKR−211,KR
−212,KR−216,KR−213,KR−21
7,KR−9218、東芝シリコーン株式会社製のYF
3800,YF3057,YF3804,XF42−A
2645,TSF−4770,TSF−4731、東レ
ダウコーニングシリコーン株式会社製のSH−601
8,DC3074等が例示できる。このうち、特にDC
3074が好ましい。
【0025】本発明で用いられる水性樹脂は、上述のよ
うなポリシロキシ基を含むアクリル樹脂、ポリエステル
樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂及びポリアミド樹脂
等を常法により水性化したもの、すなわち、それぞれの
樹脂が有するカルボキシル基等の酸性基を塩基性物質を
用いて中和することにより水性化したものである。ここ
で、水性化に用いられる塩基性物質としては、モノメチ
ルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエ
チルアミン、トリエチルアミン、モノイソプロピルアミ
ン、ジイソプロピルアミン、ジエチレントリアミン、ト
リエチレンテトラミン、モノエタノールアミン、ジエタ
ノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパ
ノールアミン、ジイソプロパノールアミン、ジメチルエ
タノールアミン、モルホリン、メチルモルホリン、ピペ
ラジン、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、水酸化リチウム等が例示できる。
【0026】本発明では、上述の各種水性樹脂が2種以
上併用されてもよい。アミノ樹脂 本発明で用いられるアミノ樹脂は、上述のポリシロキシ
基を含む水性樹脂の架橋剤として作用するものである。
アミノ樹脂としては、たとえばアルキルエーテル化メラ
ミン樹脂が用いられる。アルキルエーテル化メラミン樹
脂としては、メチル化メラミン樹脂、n−ブチル化メラ
ミン樹脂、イソブチル化メラミン樹脂等のアルコキシ基
がメトキシ基、エトキシ基、n−ブトキシ基、i−ブト
キシ基等のものが例示できる。
【0027】このようなアルキルエーテル化メラミン樹
脂は、ホルムアルデヒト、パラホルムアルデヒド等のア
ルデヒトをメラミンに付加反応または付加縮合反応させ
て得られたものを、炭素数が1〜4の一価アルコールを
用いてエーテル化すると得られる。非黄変性多官能ブロックイソシアネート化合物 本発明で用いられる非黄変性多官能ブロックイソシアネ
ート化合物は、上述のアミノ樹脂と同様にポリシロキシ
基を含む水性樹脂の架橋剤として作用し、アミノ樹脂と
ともに塗膜の耐酸性を改善するためのものである。
【0028】非黄変性多官能ブロックイソシアネート化
合物としては、ヘキサメチレンジイソシアネート(HD
I)等の脂肪族多官能イソシアネートやイソホロンジイ
ソシアネート(IPDI)等の脂環族多官能イソシアネ
ートを熱解離しやすいようブロック剤を用いて部分ブロ
ックまたは完全ブロックしたものが用いられる。これら
の多官能ブロックイソシアネートは、2種以上併用され
てもよい。また、4,4′−ジフェニルメタンジイソシ
アネート(MDI)や4,4′−メチレンビス(シクロ
ヘキシルイソシアネート)(水素化MDI)等を同様に
ブロックしたものを一部用いることもできる。さらに、
イソシアネートエチルメタクリレートやN−メタクロイ
ルカルバメート等のイソシアネートモノマーを熱解離し
得るようブロックしたものを他のモノマーと共重合した
多官能ブロックドイソシアネートを用いることもでき
る。
【0029】なお、芳香族多官能イソシアネート化合物
は、脂肪族多官能イソシアネート化合物に比べて反応性
が良好であるが、ばく露により黄変しやすいため一般に
好ましくない。上述の多官能イソシアネート化合物をブ
ロックするためのブロック剤としては、アセトンオキシ
ム、シクロヘキサノンオキシム、アセトフェノンオキシ
ム、ベンゾフェノンオキシム、メチルエチルケトンオキ
シム等が例示できる。
【0030】本発明で用いられる非黄変性多官能ブロッ
クイソシアネート化合物として最も好ましいのは、メチ
ルエチルケトンオキシムによりブロックしたイソホロン
ジイソシアネートである。混合割合 本発明の水性塗料組成物では、上述のポリシロキシ基を
含む水性樹脂(A)に対して、上述のアミノ樹脂と非黄
変性多官能ブロックイソシアネート化合物との混合物が
架橋剤(B)として添加されている。水性樹脂(A)と
架橋剤(B)との混合比は、重量比(A:B)で30:
70〜90:10、好ましくは50:50〜80:20
である。水性樹脂(A)が30重量%未満の場合または
架橋剤(B)が70重量%を超える場合は、架橋剤
(B)中のアミノ樹脂が多いと塗膜の耐酸性が低下し、
非黄変性多官能ブロックイソシアネート化合物が多いと
塗膜の強度が不足しやすい。逆に、水性樹脂(A)が9
0重量%を超える場合または架橋剤(B)が10重量%
未満の場合は、水性樹脂の硬化不良が起こり、塗膜の耐
水性が低下する。
【0031】また、架橋剤(B)におけるアミノ樹脂
(B1)と非黄変性多官能ブロックイソシアネート化合
物(B2)との混合比は、重量比(B1:B2)で5
0:50〜90:10、好ましくは70:30〜90:
10である。アミノ樹脂(B1)が50重量%未満の場
合は、樹脂の硬化不良が起こり、塗膜の耐水性が低下し
やすい。逆に、アミノ樹脂(B1)が90重量%を超え
る場合は、塗膜の耐酸性が低下する。その他の成分 本発明の水性塗料組成物には、通常の塗料用の添加剤、
たとえば表面調整剤,水不溶性粒子等の粘性制御剤、増
粘剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、硬化触媒,消泡剤等
が添加されていてもよい。多層系塗膜 本発明に係る多層系塗膜の概略を図1に示す。図におい
て、多層系塗膜1は、たとえば自動車の車体等の被塗装
物2上に設けられた、電着層や中塗層等を含む基層(図
示せず)上に形成されている。多層系塗膜1は、被塗装
物2上に設けられたベース層3と、ベース層3上に形成
されたクリヤー層4とから主に構成されている。
【0032】ベース層3は、水性ベース塗料からなり、
厚みが通常10〜30μm、好ましくは10〜20μm
に設定されている。水性ベース塗料としては、着色顔
料、アルミ顔料またはマイカ顔料等を含む公知の水性塗
料が用いられ得る。水性ベース塗料として最も好ましい
のは、アミド基を含む水性アクリル樹脂をバインダーと
するものである。アミド基を含む水性アクリル樹脂は、
アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミドモノマー
と他の重合性モノマーや酸モノマーとを共重合したもの
をアミンを用いて中和すると得られる。なお、水性ベー
ス塗料は、上述の顔料以外に、通常の塗料に含み得る添
加剤、たとえば表面調整剤、水不溶性粒子等の粘性制御
剤、増粘剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、硬化触媒、消
泡剤等を含んでいてもよい。
【0033】クリヤー層4は、本発明の水性塗料組成物
からなり、厚みが通常20〜80μm、好ましくは20
〜60μmに設定されている。このような多層系塗膜1
は、ベース層3及びクリヤー層4がともに水性塗料から
なるため、塗膜の形成工程において溶剤を用いる必要が
なく、環境汚染の問題が生じにくい。また、クリヤー層
4は、本発明に係る水性塗料組成物からなるため、耐水
性及び耐酸性が良好である。多層系塗膜の形成方法 上述の多層系塗膜1は、次の方法により形成できる。
【0034】まず、被塗装物2上に水性ベース塗料を塗
装し、ベース層3を形成する。水性ベース塗料の塗装方
法としては、刷毛塗り、スプレー塗装、静電塗装、流し
塗り、浸漬塗り、ローラ塗り等の周知の方法が採用され
得る。このようにして塗布された水性ベース塗料は、必
要に応じてプレヒート処理してもよい。プレヒート処理
では、塗装した水性ベース塗料を50〜100℃で2〜
3分加熱する。このようなプレヒート処理を行うと、プ
レヒート処理していない場合に比べて多層系塗膜1の外
観がより美麗になる。
【0035】次に、ベース層上にクリヤー層4を形成す
る。クリヤー層4は、ベース層3上に本発明に係る水性
塗料組成物を塗装すると形成できる。塗装方法として
は、ベース層3の場合と同様の方法が採用され得る。な
お、塗装に際して、本発明の水性塗料組成物は、水を加
えて適当な粘度に希釈するのが好ましい。塗装された水
性塗料組成物は、100〜200℃で15〜60分間程
度焼き付け乾燥処理される。これにより、上述の多層系
塗膜1が得られる。
【0036】
【実施例】製造例1(ポリシロキシ基含有アクリル樹脂
の合成) 攪拌機、温度調節機、冷却管を備えた2lの反応容器に
メトキシプロパノール126重量部を仕込み、温度を1
20℃に設定した。そして、この反応容器に、スチレン
15重量部、メチルメタクリレート63重量部、2−ヒ
ドロキシエチルメタクリレート48重量部、n−ブチル
アクリレート117重量部、メタクリル酸27重量部、
FM−0711(チッソ株式会社製のポリジメチルシロ
キシメタクリレート:分子量1000)30重量部及び
t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート9重
量部とを含むモノマー溶液を3時間かけて滴下し、1時
間攪拌した。
【0037】その後、ジメチルエタノールアミン28重
量部と脱イオン水536重量部とを添加したところ、ア
クリル樹脂が得られた。得られたアクリル樹脂は、揮発
分30%、数平均分子量5000、OH価70、酸価5
8であった。製造例2(ポリシロキシ基含有アクリル樹脂の合成) 製造例1で用いたモノマー溶液に代えて、スチレン24
重量部、メチルメタクリレート73重量部、2−ヒドロ
キシエチルメタクリレート48重量部、n−ブチルアク
リレート107重量部、メタクリル酸18重量部、FM
−0721(チッソ株式会社製のポリジメチルシロキシ
メタクリレート:分子量5000)30重量部及びt−
ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート5重量部
とを含むモノマー溶液を用いた点を除き、製造例1と同
様に合成した。
【0038】これに、ジメチルエタノールアミン19重
量部と脱イオン水550重量部とを添加したところ、ア
クリル樹脂が得られた。得られたアクリル樹脂は、揮発
分30%、数平均分子量12000、OH価70、酸価
40であった。製造例3(ポリシロキシ基含有アクリル樹脂の合成) 製造例1で用いたものと同様の反応容器にジエチレング
リコールモノブチルエーテル125重量部を仕込み、温
度を120℃に設定した。これに、スチレン60重量
部、メチルメタクリレート10重量部、n−ブチルメタ
クリレート130重量部、4−ヒドロキシブチルアクリ
レート50重量部、メタクリル酸35重量部及びt−ブ
チルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート15重量部
を含むモノマー溶液を3時間かけて滴下し、2時間攪拌
した。さらに、BY16−855(東レダウコーニング
シリコーン株式会社製の両末端エポキシジメチルポリシ
ロキサン:エポキシ当量650)15重量部を加え、1
40℃で2時間攪拌した。
【0039】次に、反応容器にジメチルエタノールアミ
ン28重量部と脱イオン水546重量部とを添加したと
ころ、アクリル樹脂が得られた。得られたアクリル樹脂
は、揮発分30%、数平均分子量12000、OH価6
5、酸価50であった。製造例4(ポリシロキシ基含有ポリエステル樹脂の合
成) 製造例1で用いた反応容器に水を除去するためのデカン
ターを取り付け、この反応容器にビスヒドロキシエチル
タウリン67重量部、ネオペンチルグリコール65重量
部、アゼライン酸118重量部、無水フタル酸93重量
部、BY16−848(東レダウコーニングシリコーン
株式会社製の両末端アルコールジメチルポリシロキサ
ン:アルコール当量650)15重量部及びキシレン2
7重量部を仕込み、加温した。この際、反応により生成
する水をキシレンと共沸させて除去した。
【0040】次に、還流開始から約2時間かけて温度を
190℃に設定し、カルボン酸相当の酸価が62.5に
なるまで攪拌と脱水とを継続した後140℃まで冷却し
た。そして、140℃の温度を保持しながらカージュラ
E10(シェル株式会社製のパーサディック酸グリシジ
ルエステル)157重量部を30分かけて滴下し、2時
間攪拌した。
【0041】次に、反応容器にジメチルエタノールアミ
ン47重量部と脱イオン水1100重量部とを加えたと
ころ、ポリエステル樹脂が得られた。得られたポリエス
テル樹脂は、不揮発分30%、数平均分子量1054、
OH価90、酸価50であった。製造例5(ポリシロキシ基含有ウレタン樹脂の合成) 製造例1で用いたものと同様の反応容器にN−メチルピ
ロリドン162重量部、イソホロンジイソシアネート8
3重量部、ポリプロピレングリコール(水酸基価56、
分子量2000)50重量部、ジメチロールプロピオン
酸43重量部、BY16−848(東レダウコーニング
シリコーン株式会社製の両末端アルコールジメチルポリ
シロキサン:アルコール当量650)25重量部及びプ
ラクセル−CD−205PL(ダイセル化学工業株式会
社製のポリカプロラクトンジオール:平均分子量50
0)100重量部を仕込み、80℃に加温した。これに
ジブチル錫ジラウレート0.5重量部を加えて120分
間反応させた。
【0042】次に、反応容器にジメチルエタノールアミ
ン29重量部と脱イオン水509重量部とを加えたとこ
ろ、ウレタン樹脂が得られた。得られたウレタン樹脂
は、不揮発分30%、酸価58であった。製造例6(ポリシロキシ基含有ポリアミド樹脂の合成) 製造例4で用いたものと同様の反応装置にN−メチルピ
ロリドン100重量部、アゼライン酸80重量部、無水
フタル酸130重量部、ピペラジン26重量部、BY1
6−853(東レダウコーニングシリコーン株式会社製
の両末端アミンジメチルポリシロキサン:アミノ当量6
50)30重量部、エチレンジアミン34重量部及びキ
シレン62重量部を仕込み加温した。この際、反応によ
り生成する水をキシレンと共沸させて除去した。
【0043】還流開始から約2時間かけて温度を150
℃に設定し、カルボン酸相当の酸価が50になるまで攪
拌と脱水とを継続してから120℃まで冷却した。次
に、反応容器にジメチルエタノールアミン25重量部と
脱イオン水513重量部とを加えたところ、ポリアミド
樹脂が得られた。得られたポリアミド樹脂は、不揮発分
30%、酸価50であった。製造例7(粘性制御用樹脂粒子の合成) 攪拌機、還流冷却器、温度調節機、窒素導入管及び滴下
漏斗を備えたフラスコに脱イオン水150重量部と反応
性乳化剤RA1022(日本乳化剤株式会社製のメタク
リル型ノニオンサルフェート系:有効成分90%)40
重量部(有効成分換算)とを仕込み、80℃に加温し
た。これに、メチルメタクリレート54重量部、n−ブ
チルアクリレート8重量部、2−ヒドロキシエチルアク
リレート6重量部及びネオペンチルグリコールジメタク
リレート32重量部を含むモノマー混合物の5重量%を
フラスコに仕込み、さらにアソビスシアノ吉草酸0.5
重量部をN,N−ジメチルアミノエタノール0.32重
量部で中和したものを脱イオン水5重量部に溶解した開
始剤溶液を添加し、反応を開始させた。10分後、脱イ
オン水140重量部、RA−1022を有効成分換算で
21重量部及び上述のモノマー混合物の残りを用いて調
整したプレ乳化物を120分間かけて、また、アゾビス
シアノ吉草酸0.5重量部をN,N−ジメチルエタノー
ルアミン0.32重量部により中和しかつ脱イオン水2
00重量部に溶解した開始剤溶液を130分間かけてそ
れぞれ連続的に滴下し、80℃で60分間保った。
【0044】この反応液を冷却し、400メッシュのス
テンレス製の網で濾過したところ、樹脂粒子が得られ
た。得られた樹脂粒子は、不揮発分20%、粒径0.1
2μmであった。製造例8(ベース塗料用アクリル樹脂の合成) 製造例1で用いたものと同様の反応容器にメトキシプロ
パノール76重量部を仕込み、120℃に加温した。こ
の反応容器に、スチレン15重量部、メチルメタクリレ
ート63重量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート
48重量部、N−ブチルアクリレート117重量部、メ
タクリル酸27重量部、アクリルアミド30重量部、メ
トキシプロパノール60重量部及びt−ブチルパーオキ
シ−2−エチルヘキサノエート3重量部とを含むモノマ
ー溶液を3時間かけて滴下し、1時間攪拌した。
【0045】次に、反応容器にジメチルエタノールアミ
ン28重量部と脱イオン水536重量部とを添加したと
ころ、アクリル樹脂が得られた。得られたアクリル樹脂
は、揮発分30%、数平均分子量12000、OH価7
0、酸価58であった。製造例9(水性メタリックベース塗料の調整) 製造例8で得られたアクリル樹脂170重量部、C−3
03(三井東圧化学株式会社製のメチル化メラミン)2
1重量部、アルミペースト7160N(東洋アルミニウ
ム株式会社製)16.3重量部及びラウリルアッシドホ
スフェート(HLB7.3)の50%キシレン溶液1.
6重量部を攪拌機により攪拌混合した。
【0046】得られた塗料組成物に脱イオン水を加えて
フォードカップNo.4にて20℃で30秒になるよう
粘度調整し、水性メタリックベース塗料を得た。製造例10(ポリシロキシ基を含まないアクリル樹脂の
合成) 製造例1で用いたものと同様の反応容器にメトキシプロ
パノール126重量部を仕込み、120℃に加温した。
これに、スチレン25重量部、メチルメタクリレート7
3重量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート48重
量部、N−ブチルアクリレート127重量部、メタクリ
ル酸27重量部及びt−ブチルパーオキシ−2−エチル
ヘキサノエート90重量部を含むモノマー溶液を3時間
かけて滴下し、1時間攪拌した。
【0047】これに、ジメチルエタノールアミン28重
量部と脱イオン水536重量部とを加えたところ、アク
リル樹脂が得られた。得られたアクリル樹脂は、揮発分
30%、数平均分子量5000、OH価70、酸価58
であった。実施例1〜12、比較例1〜5 表1及び表2に示す配合のクリヤー塗料を作成した。
【0048】
【表1】
【0049】
【表2】 なお、表1及び表に2に示された各種成分は、次の通り
である。 ネオレッツXR−9603:ICI社製のウレタンエマ
ルジョン。不揮発分33%。 サイメル−303:三井東圧化学株式会社製のメチル化
メラミン。 ユーバン20N−60:三井東圧化学株式会社製のブチ
ル化メラミン。 ブロックドイソシアネート:メチルエチルケトンオキシ
ムブロック化イソホロンジイソシアネート。 チヌビン900:チバガイギー社製の紫外線吸収剤。 チヌビン144:チバガイギー社製の酸化防止剤。 DBTL:ジブチル錫ジラウレート。 PTS:パラトルエンスルホン酸。
【0050】次に、各実施例及び各比較例で得られたク
リヤー塗料を用いて次の方法で多層系塗膜を形成し、こ
の塗膜について耐酸性と耐水性とを調べた。 (多層系塗膜の形成)中塗鋼板上に、製造例9で得られ
た水性メタリックベース塗料を乾燥膜厚が15μmとな
るようにエアスプレーを用いて塗装した。これを5分間
セッティングした後に80℃で5分間プレヒート処理
し、ベース塗膜を形成した。次に、各実施例及び各比較
例で得られたクリヤー塗料に脱イオン水を加えてフォー
ドカップNo.4にて20℃で30秒となるように調整
し、これを乾燥膜厚が35μmとなるようベース塗膜上
にエアスプレーを用いて塗装した。そして、このクリヤ
ー塗料を7分間セッティングした後に、140℃で20
分間乾燥させた。 (耐酸性)塗膜上に1N硫酸を6滴落とし、24時間後
の変化を観察した。 (耐水性)塗膜を40℃の温水に浸漬し、10日後の変
化を観察した。
【0051】結果を表3に示す。なお、表3において、
評価の基準は次の通りである。 ○:異常なし △:変色または艶ぼけ ×:白化または溶解
【0052】
【表3】 比較例6 ベース塗膜のプレヒート処理を行わなかった点を除き、
実施例9と同様の多層系塗膜を形成した。この塗膜につ
いて、実施例1〜12及び比較例1〜5と同様の試験を
行った。結果を表3に示す。
【0053】
【発明の効果】本発明に係る水性塗料組成物は、水性樹
脂がポリシロキシ基を含み、また架橋剤としてアミノ樹
脂と非黄変性多官能ブロックイソシアネート化合物とを
用いているので、耐水性及び耐酸性の良好な塗膜が形成
できる。本発明に係る多層系塗膜は、ベース層及び表層
のいずれにも水性塗料を用い、しかも表層用の水性塗料
は本発明に係る水性塗料組成物からなるので、水性の多
層系塗膜でありながら耐水性及び耐酸性がともに良好で
ある。また、この多層系塗膜において、ベース層がアミ
ド基を含む水性アクリル樹脂を含む水性ベース塗料から
なる場合は、ベース層と本発明に係る水性塗料組成物か
らなる表層との間になじみがなくなり、塗膜の外観が良
好となる。さらに、ベース層がプレヒート処理されてい
る場合は、多層系塗膜の外観がより美麗になる。
【0054】本発明に係る多層系塗膜形成方法によれ
ば、ベース層及び表層に水性塗料を用い、しかも表層用
の水性塗料に本発明に係る水性塗料組成物を用いている
ので、水性の多層系塗膜でありながら耐水性及び耐酸性
がともに良好な多層系塗膜が実現できる。また、この方
法においてベース層をプレヒート処理する工程をさらに
含めると、外観がより美麗な多層系塗膜が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一例に係る多層系塗膜の縦断面図。
【符号の説明】
1 多層系塗膜 2 被塗装物 3 ベース層 4 クリヤー層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09D 183/10 PMU 8319−4J

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリシロキシ基を含む水性樹脂と、 アミノ樹脂と、 非黄変性多官能ブロックイソシアネート化合物と、 を含む水性塗料組成物。
  2. 【請求項2】水性ベース塗料からなるベース層と、 前記ベース層上に形成された、ポリシロキシ基を含む水
    性樹脂とアミノ樹脂と非黄変性多官能ブロックイソシア
    ネート化合物とを含む水性塗料組成物からなる表層と、 を含む多層系塗膜。
  3. 【請求項3】前記水性ベース塗料は、アミド基を含む水
    性アクリル樹脂を含んでいる請求項2に記載の多層系塗
    膜。
  4. 【請求項4】前記ベース層は、プレヒート処理されてい
    る請求項2または3に記載の多層系塗膜。
  5. 【請求項5】被塗装物に多層系塗膜を形成するための多
    層系塗膜形成方法であって、 水性ベース塗料を前記被塗装物に塗布してベース層を形
    成するための工程と、 ポリシロキシ基を含む水性樹脂とアミノ樹脂と非黄変性
    多官能ブロックイソシアネート化合物とを含む水性塗料
    組成物を前記ベース層上に塗布して表層を形成するため
    の工程と、 を含む多層系塗膜形成方法。
  6. 【請求項6】前記ベース層をプレヒート処理する工程を
    さらに含んでいる請求項5に記載の塗膜形成方法。
JP12736692A 1992-05-20 1992-05-20 水性塗料組成物、多層系塗膜及び多層系塗膜形成方法 Pending JPH05320571A (ja)

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